Пространственная оценка уровня шума окружающей среды в различных функциональных зонах больницы: одномоментное обсервационное исследование в многопрофильном стационаре третьего уровня

Краткое содержание

В данном протоколе описывается стандартизированный кросс-секционный подход к измерению уровня шума окружающей среды в различных функциональных зонах больницы. Применение этого метода в многопрофильном стационаре позволило определить посты медсестер как самые шумные локации, при этом более высокий уровень шума коррелировал с количеством посетителей и коечным фондом отделения.

Аннотация

Больничная среда представляет собой сложную акустическую обстановку, создаваемую повседневной клинической деятельностью, работой медицинского оборудования, коммуникацией персонала, перемещением пациентов и потоком посетителей. Характеристика шума окружающей среды в различных функциональных зонах больницы может помочь выявить области с постоянно повышенным акустическим воздействием и обосновать стратегии целенаправленного управления шумом. Мы предположили, что уровень шума окружающей среды будет различаться в зависимости от функциональной зоны больницы и будет связан с определенными эксплуатационными характеристиками. Было проведено одномоментное обсервационное исследование в 15 стационарных отделениях многопрофильной университетской клиники с использованием стандартизированной иерархической схемы отбора проб. Шумы окружающей среды измерялись в четырех заранее определенных функциональных зонах (палата, коридор, пост медсестер и зона активности пациентов) с помощью откалиброванного интегрирующего шумомера 1-го класса точности. Показатели эквивалентного непрерывного уровня звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) были получены в результате повторных дневных записей (09:00–19:00), наряду с максимальным уровнем звукового давления с А-взвешиванием (LAFmax) и пиковым уровнем звукового давления с С-взвешиванием (LCpeak). Для сравнения шума окружающей среды между функциональными зонами с учетом повторных наблюдений внутри больничных отделений использовались линейные модели со смешанными эффектами. Эксплорационная регрессия со смешанными эффектами позволила оценить связь между шумом окружающей среды и выбранными эксплуатационными характеристиками. Всего было проанализировано 1 620 акустических наблюдений. На постах медсестер были зафиксированы самые высокие скорректированные уровни шума окружающей среды (оценочное предельное среднее значение 66,90 dBA), за ними следовали коридоры (63,97 dBA), зоны активности пациентов (61,38 dBA) и палаты (60,38 dBA). Все попарные сравнения оставались статистически значимыми после поправки Тьюки (все P < 0,001). Количество посетителей и коечный фонд отделения были независимо связаны с более высоким LAeq в экономной модели со смешанными эффектами. Уровни шума окружающей среды при обычных дневных операциях последовательно превышали общепринятые референтные акустические значения Всемирной организации здравоохранения, EN ISO 16032 и GB3096-2022. Шум окружающей среды значительно варьировался в зависимости от функциональных зон больницы, при этом посты медсестер оказались основными областями повышенного акустического воздействия. Эти результаты обосновывают необходимость целевого акустического мониторинга и стратегий операционного управления шумом, предоставляя воспроизводимую основу для будущих исследований акустики среды в больницах.

Введение

Больничная среда представляет собой акустически сложную обстановку, в которой звуки непрерывно генерируются медицинским оборудованием, системами физиологического мониторинга, общением персонала, перемещением пациентов, сигналами тревоги, системами вентиляции и повседневной клинической деятельностью. Эти разнообразные источники звука создают динамические звуковые ландшафты медицинских учреждений, которые меняются в зависимости от времени и местоположения внутри больниц и могут влиять как на состояние пациентов, так и на условия работы персонала. Постоянный или избыточный шум окружающей среды в медицинских учреждениях связывают с нарушениями сна, затруднением коммуникации, увеличением когнитивной нагрузки, физиологическими стрессовыми реакциями и снижением комфорта окружающей среды^{1,2,3,4,5,6,7}. Следовательно, шум в больницах был признан важным экологическим фактором, который может быть подвергнут стратегиям целевого мониторинга и снижения.

Международные организации предложили рекомендации по поддержанию относительно низкого уровня шума в помещениях по уходу за пациентами. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует поддерживать уровень фонового шума примерно 35 dB(A) в дневное время и 30 dB(A) в ночное время в больничных палатах, в то время как другие национальные и международные стандарты содержат руководства по архитектурной акустике, оценке шума окружающей среды или проектированию медицинских учреждений. Поскольку эти рекомендации различаются по своему назначению, метрикам измерения, периодам усреднения и охвату, результаты сопоставления с фактическими измерениями в больницах следует интерпретировать с осторожностью. Тем не менее, экологические обследования больниц по всему миру последовательно фиксируют эквивалентные уровни дневного шума, которые существенно превышают рекомендуемые фоновые значения, часто варьируясь от 55 до 75 dB(A) в стационарных отделениях, коридорах, отделениях неотложной помощи и палатах интенсивной терапии^8,9,10,11.

Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что повышенный уровень шума в больницах может оказывать неблагоприятное воздействие как на пациентов, так и на медицинский персонал. У пациентов чрезмерный шум окружающей среды связывают с нарушением сна, снижением качества отдыха, физиологическими стрессовыми реакциями, снижением удовлетворенности пациентов, а в группах тяжелобольных — с повышенным риском развития нейрокогнитивных расстройств, таких как делирий^{12,13,14,15,16,17,18}. Для медицинских работников повышенный фоновый шум может привести к снижению разборчивости речи, увеличению когнитивной нагрузки, затруднению клинической коммуникации, а также способствовать возникновению «усталости от тревог» и профессиональному стрессу, особенно в отделениях с высокой интенсивностью работы^{19,20,21,22,23}. Хотя эти обсервационные данные не устанавливают причинно-следственную связь, они подчеркивают важность понимания пространственного распределения и эксплуатационных характеристик, связанных с акустической средой больниц.

Несмотря на растущий интерес к акустике в здравоохранении, многие предыдущие исследования были сосредоточены на отдельных палатах, отделениях интенсивной терапии или средних уровнях шума по всей больнице. Такие подходы дают ограниченную информацию о пространственной неоднородности внутри больниц и часто опираются исключительно на усредненные по времени акустические показатели, полученные в ограниченном количестве точек мониторинга. Более поздние исследования подчеркнули, что звуковой ландшафт больницы представляет собой смесь непрерывного фонового шума и кратковременных импульсных событий, и в них была предложена стратегия мониторинга с более высоким пространственным разрешением, способная выявлять операционные «горячие точки» и различать разные источники акустического воздействия. Современные подходы, включающие кластерный анализ, характеристику источников звука и оценку звукового ландшафта, дополнительно подчеркнули важность анализа шума окружающей среды в его функциональном и операционном контексте^{24,25,26,27,28}.

Для восполнения этих пробелов в настоящем исследовании была проведена комплексная оценка акустической среды в 15 стационарных отделениях многопрофильной университетской клиники. Уровень шума в окружающей среде систематически измерялся в четырех стандартизированных функциональных зонах — в палатах отделений, коридорах отделений, на постах медсестер и в зонах активности пациентов — с помощью многократных дневных измерений, полученных в обычных условиях клинической работы. Помимо характеристики пространственной изменчивости эквивалентного непрерывного уровня звукового давления с А-взвешиванием (LAeq), в исследовании изучались взаимосвязи между уровнем шума в окружающей среде и отдельными эксплуатационными характеристиками больничных отделений. Мы предположили, что воздействие шума будет существенно различаться в зависимости от функциональной зоны больницы и что эксплуатационные характеристики, связанные с деятельностью отделений, будут коррелировать с более высокими уровнями звука в окружающей среде. Предоставляя детальную пространственную характеристику акустической среды больницы, данное исследование стремится определить приоритетные области для экологического мониторинга и заложить основу для будущих стратегий по управлению уровнем шума в медицинских учреждениях, основанных на фактических данных.

Протокол

Исследование было одобрено местным институциональным комитетом по этике (номер одобрения HEBMU-AUD/2025/017) и проводилось в соответствии с этическими принципами Хельсинкской декларации 1964 года и последующими поправками к ней или сопоставимыми этическими стандартами. Данное исследование включало только экологический акустический мониторинг и не предусматривало прямого участия пациентов, клинического вмешательства, сбора биологических образцов или получения идентифицируемой личной информации. Поскольку измерения проводились исключительно на уровне окружающей среды в обычных условиях работы больницы, требование о получении письменного информированного согласия было отменено. Персонал больницы был проинформирован об обсервационном характере исследования, а все собранные данные были анонимизированы и обработаны в соответствии с институциональными политиками по защите данных.

Дизайн исследования

Данное исследование было проведено в качестве перекрестного обсервационного анализа уровня шума окружающей среды в условиях многопрофильного стационара. Основная цель заключалась в измерении и сравнении LAeq в пятнадцати стационарных отделениях и четырех стандартизированных функциональных зонах больницы для характеристики пространственного распределения и вариабельности акустического воздействия в условиях медицинского учреждения. Дополнительно регистрировались максимальный уровень звукового давления с А-взвешиванием (LAFmax) и пиковый уровень звукового давления с С-взвешиванием (LCpeak) для характеристики переходных и импульсных акустических событий, возникающих в ходе повседневной деятельности больницы. Измеренные уровни шума интерпретировались в соответствии с общепринятыми международными и региональными руководящими документами и стандартами в области акустики, включая Руководство ВОЗ по шуму в жилых районах и Руководство по шуму окружающей среды, EN ISO 16032, PN-B-02151 и национальный стандарт Китая GB3096-2022, где это было применимо. Поскольку эти документы различаются по назначению, метрикам измерений, периодам усреднения, условиям окружающей среды и области применения, сравнения интерпретировались описательно, а не как формальная оценка соответствия.

Данное исследование было сосредоточено на практической оценке акустической среды в обычных условиях функционирования больницы, а не на формальных сертификационных испытаниях архитектурной акустики. Работа была спланирована с целью выявления пространственной вариативности воздействия больничного шума и изучения взаимосвязей между фоновым шумом и объективно зафиксированными эксплуатационными характеристиками, включая количество коек в отделении, количество занятых коек, численность персонала, количество посетителей, случаи срабатывания сигналов тревоги, эпизоды разговоров, площадь и объем помещений. Данные о количестве коек, площади и объеме помещений были получены из административных и инженерных записей отделений до начала сбора данных. Количество занятых коек фиксировалось непосредственно перед каждым акустическим измерением. В течение каждой 10-минутной акустической записи обученный наблюдатель одновременно документировал число сотрудников и посетителей, находящихся в пределах заданной функциональной зоны, методом прямого визуального подсчета. Случаи срабатывания сигналов тревоги регистрировались как общее количество слышимых активаций тревожных сигналов медицинского оборудования, произошедших за тот же 10-минутный период наблюдения, в то время как эпизоды разговоров регистрировались как общее количество отдельных разговорных эпизодов с участием пациентов, посетителей или медицинского персонала, которые были четко слышны в зоне измерения. Эксплуатационные переменные фиксировались одновременно с каждым акустическим измерением с использованием стандартизированных индивидуальных карт отчетности и идентичных процедур подсчета во всех отделениях и функциональных зонах. Подготовка наблюдателей была завершена до начала исследования с использованием стандартизированных письменных инструкций для обеспечения единообразного выполнения протокола регистрации. Эти эксплуатационные переменные собирались в качестве объективных дескрипторов повседневной клинической деятельности и анализировались как исследовательские объясняющие переменные в моделях со смешанными эффектами. Попытки установить причинно-следственную связь между эксплуатационными переменными и измеренными уровнями звука не предпринимались. Мы предположили, что воздействие фонового шума будет существенно различаться в разных функциональных зонах больницы и что эксплуатационные характеристики отделений, связанные с заполненностью коек, активностью персонала, активностью посетителей и конфигурацией среды, будут ассоциированы с более высокими уровнями фонового шума.

Измерения уровня шума в окружающей среде проводились с использованием многоэтапной иерархической схемы отбора проб, состоящей из повторных наблюдений, сгруппированных по отделениям больницы, функциональным зонам, заранее определенным точкам отбора проб (вход, середина и конец), стандартизированным дневным периодам наблюдения и техническим повторностям измерений. Стандартизированные периоды наблюдения были определены как утренний (09:00–11:00), полуденный (13:00–15:00) и вечерний (16:00–18:00), что соответствует обычным фазам дневной деятельности больницы, исключая нетипичные переходные периоды. В течение каждого периода наблюдения уровень шума регистрировался с помощью трех последовательных 10-минутных технических повторностей в каждой заданной точке отбора проб, а для последующего анализа использовалось среднее арифметическое трех измерений. Такая иерархическая схема отбора проб позволила охарактеризовать как пространственную, так и временную изменчивость шума в окружающей среде, минимизируя влияние краткосрочных колебаний в повседневной деятельности больницы и повышая репрезентативность измерений в различных клинических условиях.

Исследование представлено в соответствии с рекомендациями STROBE (Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology) для одномоментных обсервационных исследований. Протокол и отчетность были дополнительно подготовлены в соответствии с требованиями к методологии и воспроизводимости обсервационных исследовательских статей, публикуемых в Journal of Visualized Experiments (JoVE), включая подробную документацию процедур отбора проб, приборов, записей о калибровке, методологии измерений, процедур контроля качества, обработки данных, статистического анализа и доступности подтверждающих исходных данных.

Условия исследования

Исследование проводилось в крупном многопрофильном университетском госпитале, предоставляющем полный спектр медицинских и хирургических услуг. Измерения уровня шума проводились в период с марта по август 2025 года во время обычного функционирования больницы в будние дни. Сбор данных был ограничен будними днями для минимизации вариабельности, связанной с графиком работы персонала и клинической активностью в выходные. Сбор данных осуществлялся в дневные рабочие часы с 09:00 до 19:00, что позволило зафиксировать репрезентативные акустические условия, связанные с повседневным уходом за пациентами, перемещением персонала, работой медицинского оборудования и активностью посетителей. Измерения проводились в течение трех заранее определенных рабочих периодов (утреннего, полуденного и дневного), чтобы учесть временные колебания в повседневной деятельности больницы при соблюдении стандартизированного окна дневного наблюдения. Измерения проводились в обычных клинических рабочих условиях без вмешательства в процесс ухода за пациентами, изменения штатного расписания или средств контроля окружающей среды, что позволило отразить реальные акустические условия в госпитале.

Отделы и схема отбора проб

В исследование методом целенаправленного отбора было включено пятнадцать стационарных отделений, представляющих широкий спектр медицинских и хирургических специальностей. Отделения выбирались таким образом, чтобы охватить вариативность клинической деятельности, потока пациентов, структуры персонала, размера отделений и пространственной организации в условиях госпитальной среды.

В исследование были включены следующие отделения: травматологическая ортопедия, центр врожденных пороков сердца, первое отделение сосудов и нервов, второе отделение сосудов и нервов, второе отделение интенсивной терапии, отделение болезни Паркинсона, первое отделение психосоматической медицины, отделение отоларингологии и цервикологии, второе отделение коленного сустава, отделение гепатобилиарной и панкреатической хирургии, первое отделение диагностики и лечения гастроэнтерологических заболеваний, второе отделение диагностики и лечения гастроэнтерологических заболеваний, отделение урологии, центр диагностики и лечения заболеваний молочной железы и щитовидной железы, а также педиатрическое отделение.

В каждом отделении измерения уровня шума окружающей среды проводились в четырех стандартизированных функциональных зонах, которые обычно оцениваются при акустическом обследовании больниц: в палате отделения, в коридоре палат, на посту медсестер и в зоне активности пациентов. Эти локации были выбраны для представления различных операционных сред, характеризующихся разными моделями перемещения пациентов, коммуникации персонала, использования медицинского оборудования, активности посетителей и клинического рабочего процесса.

Для улучшения пространственной репрезентативности в каждой функциональной зоне были систематически оценены три заранее определенные точки отбора проб (вход, середина и конец). Точкой входа определялась основная точка доступа в функциональную зону, примерно в 1–2 m внутри зоны, чтобы избежать прямого влияния прилегающих областей. Точка в середине располагалась в геометрическом центре или основной зоне активности функциональной зоны, что соответствовало обычным условиям эксплуатации. Точка в конце устанавливалась в максимально удаленной от входа точке, оставаясь при этом в пределах той же функциональной зоны и доступной во время стандартных клинических операций. Места отбора проб выбирались перед сбором данных с использованием стандартизированного протокола и оставались неизменными во всех отделениях. В случаях, когда физическая конфигурация функциональной зоны различалась между отделениями, точки выбирались в соответствии с этими предопределенными пространственными критериями, а не по абсолютным расстояниям, для обеспечения методологической согласованности. Этот многоэтапный подход к пространственному отбору проб был принят для лучшей характеристики акустической вариабельности внутри каждой рабочей зоны и снижения потенциального влияния локализованных источников звука, связанных с одноточечными измерениями.

В каждой точке отбора проб уровень окружающего шума регистрировали в течение трех стандартизированных периодов наблюдения (утро, полдень и день). В каждом период наблюдения проводили три последовательных технических повторных измерения с использованием идентичных настроек прибора. Таким образом, иерархическая схема отбора проб включала повторные наблюдения в 15 стационарных отделениях, четырех функциональных зонах, трех заранее определенных точках отбора проб, трех периодах наблюдения и трех технических повторах, что в совокупности дало 1 620 отдельных акустических наблюдений для анализа. Данная иерархическая схема отбора проб позволила получить повторные наблюдения в пространстве и времени, что дало возможность охарактеризовать вариабельность уровня шума в больничной среде как внутри каждой локации, так и между различными локациями.

Значения сводок по отделам, представленные в рукописи, были получены на основе этих повторных измерений с использованием заранее определенных процедур усреднения, описанных ниже. Полный иерархический набор данных был сохранен для проведения статистического анализа, как описано в разделе «Статистический анализ».

Помимо стационарных отделений, были включены две репрезентативные общественные зоны государственной больницы — одна закрытая и одна открытая зона общественной активности — для проведения контекстных измерений фонового шума вне среды непосредственного ухода за пациентами. Данные измерения в общественных зонах были проанализированы описательно и исключены из статистического анализа по отделениям, сводных статистических данных по отделениям и расчетов знаменателей для измерений в отделениях.

Места проведения измерений

В каждом отделении измерения фонового шума проводились в четырех заранее определенных функциональных зонах, которые обычно оцениваются при акустических исследованиях больниц: в палате отделения, в коридоре отделения, на посту медсестер и в зоне активности пациентов. Эти локации были выбраны для репрезентации различных моделей клинической деятельности, перемещения пациентов, интенсивности общения и использования оборудования в условиях стационара. Палата отделения представляла общие зоны ухода за пациентами и стационарные койки; коридор отделения представлял основные пути перемещения пациентов, персонала и транспортировки оборудования; пост медсестер представлял центральную зону административного и клинического координационного управления; а зона активности пациентов представляла специально отведенные пространства для передвижения, ожидания или взаимодействия пациентов.

В каждой функциональной зоне измерения проводились в трех стандартизированных точках отбора проб (в начале, в середине и в конце), что обеспечивало репрезентативный пространственный охват каждой рабочей области. Точки отбора проб выбирались таким образом, чтобы минимизировать влияние локальных источников звука, сохраняя при этом репрезентативные позиции измерений в условиях повседневной клинической среды. Микрофон располагали примерно на высоте 1.3 m от пола и не менее чем в 1 m от стен, крупных отражающих поверхностей и основных препятствий, когда это было возможно без помех для повседневной клинической деятельности. Использование стандартизированных функциональных зон и заранее определенных точек отбора проб позволило провести последовательное сравнение акустических условий в отделениях с различными клиническими рабочими процессами и пространственной планировкой.

Оборудование для измерения шума

Измерения шума окружающей среды проводились с использованием прецизионного интегрирующего шумомера 1-го класса точности, соответствующего стандартам IEC 61672-1:2013 и ANSI S1.4-2014 для прецизионных акустических измерений окружающей среды. Прибор был настроен с использованием фильтра частотной коррекции А [dB(A)] для приближения к чувствительности человеческого слуха и медленной (S) временной характеристики (интегрирование за 1 секунду) для описания обычного фонового шума в условиях функционирования больницы. Основным акустическим параметром был LAeq (dB[A]). Кроме того, в течение каждого периода измерений регистрировались LAFmax и LCpeak для характеристики кратковременных и импульсных акустических событий, происходящих в больничной среде. Измерения проводились в обычных условиях больничной среды для обсервационной акустической оценки, а не для формальных архитектурно-акустических сертификационных испытаний. Соответственно, зарегистрированные акустические параметры интерпретировались как показатели воздействия эксплуатационного шума окружающей среды, а не как инженерные показатели акустических характеристик здания. До и после каждого сеанса измерений шумомер калибровался с помощью акустического калибратора 1-го класса, генерирующего сигнал 94 dB на частоте 1 kHz. Дрейф калибровки в течение всего периода исследования поддерживался в пределах ±0.5 dB. Измерения, продемонстрировавшие дрейф после калибровки более ±0.5 dB, повторялись после повторной калибровки прибора. Протоколы калибровки велись на протяжении всего исследования в рамках процедуры контроля качества.

Процедура сбора данных

Измерения уровня шума проводились в рабочие дни в дневное время (09:00–19:00), чтобы зафиксировать репрезентативные акустические условия в больнице во время стандартной клинической деятельности.

В каждой функциональной зоне измерения проводились последовательно в трех заранее определенных точках отбора проб (в начале, в середине и в конце). В каждой точке отбора проб наблюдения проводились в течение трех стандартизированных периодов работы (утром, в полдень и во второй половине дня). В течение каждого периода наблюдения регистрировались три последовательных технических повтора с использованием идентичных настроек прибора. В каждой точке наблюдения микрофон располагали примерно на высоте 1,3 m над полом и на расстоянии не менее 1 m от ближайших стен или крупных отражающих поверхностей. Измерения проводились в течение непрерывных 10-мин интервалов записи, а значения LAeq, LAFmax и LCpeak автоматически рассчитывались и сохранялись программным обеспечением шумомера для каждого интервала записи.

В течение каждого периода наблюдения с помощью стандартизированной формы наблюдения регистрировались операционные характеристики места измерения, включая количество персонала, количество посетителей, случаи срабатывания сигнализации и факты проведения бесед. Характеристики отделения, включая количество койко-мест, количество занятых коек, площадь и объем помещений, были получены из административных записей больницы и проверены перед проведением статистического анализа. Чтобы учесть краткосрочную временную изменчивость деятельности больницы, измерения повторяли в течение трех заранее определенных операционных периодов (утро, полдень и день). Для описательного отчета сначала вычислялось среднее значение повторных технических реплик внутри каждого периода наблюдения, после чего значения для конкретных периодов усреднялись для получения репрезентативных показателей для каждой точки отбора проб. Затем, используя заранее определенные процедуры усреднения, рассчитывались сводные статистические данные по отделениям и функциональным зонам, в то время как полный иерархический набор данных сохранялся для проведения инференциального статистического анализа. Параметры окружающей среды контролировались параллельно с помощью цифрового термогигрометра для обеспечения относительно стабильных условий измерения во время сбора данных. Зарегистрированные показатели окружающей среды составили 20°C–26°C для температуры и 40%–65% для относительной влажности. Одно запланированное наблюдение в зоне активности пациентов отделения интенсивной терапии II не удалось провести из-за временных ограничений по оказанию экстренной помощи в период измерения. Данное наблюдение было отмечено как пропущенное и исключено из последующего анализа с использованием метода полного набора случаев без импутации данных.

Управление данными и контроль качества

Значения измерений регистрировались вручную в момент получения данных, а затем, по завершении каждой сессии измерений, проходили перекрестную проверку по цифровым записям шумомера. Все акустические данные переносились в защищенную электронную базу данных и проходили независимую проверку на наличие ошибок транскрибирования, пропущенных значений, дубликатов записей и недостоверных наблюдений перед проведением статистического анализа. В ходе мониторинга выявлялись и исключались кратковременные акустические события, не связанные с обычной работой больницы, такие как временные строительные работы или внешние сигналы экстренных служб. Для снижения ошибок регистрации, связанных с человеческим фактором, два обученных лаборанта независимо документировали и проверяли все измерения. Любое расхождение между независимо зарегистрированными значениями, превышающее 1 dB, приводило к повторной проверке исходного измерения и, при необходимости, к повторной оценке. Перед каждой сессией измерений проверялись записи калибровки, и для анализа оставлялись только те наблюдения, которые соответствовали заранее определенному критерию приемлемости калибровки (дрейф ±0.5 dB).

Процедуры контроля качества также включали проверку идентификаторов отделений, функциональных зон, мест отбора проб, периодов наблюдения и количества технических повторностей для обеспечения согласованности иерархического набора данных. Операционные переменные, включая количество персонала, число посетителей, случаи срабатывания сигнализации и эпизоды разговоров, сверялись со стандартизированными формами полевой записи перед блокировкой базы данных. Одно запланированное наблюдение в зоне активности пациентов отделения интенсивной терапии II не удалось провести из-за временных ограничений по оказанию экстренной помощи, в связи с чем оно было отмечено как отсутствующее. Поскольку доля пропущенных данных была минимальной и не была связана с качеством измерений, анализ проводился с использованием метода полного анализа случаев без импутации данных. Поскольку исследование было спроектировано как практический акустический мониторинг окружающей среды в реальных условиях работы больницы, формальный инженерный анализ неопределенности вышел за рамки данного исследования. Тем не менее, для максимального повышения точности, согласованности и воспроизводимости измерений использовалось стандартизированное оборудование, проводилась регулярная калибровка, выполнялись повторные пространственные и временные измерения, записывались технические повторности, осуществлялась дублирующая проверка данных и применялись заранее определенные процедуры контроля качества.

Показатели исхода

Основным показателем исследования был эквивалентный непрерывный уровень шума окружающей среды (LAeq, dB[A]), измеренный в отделениях больницы и в стандартизированных функциональных зонах. Вторичные акустические показатели включали LAFmax и LCpeak, которые регистрировались в течение каждого периода измерения для характеристики переходных и импульсных акустических событий в больничной среде. Вторичные результаты включали сравнение средних уровней шума окружающей среды между отделениями больницы и функциональными зонами, выявление мест с относительно более высоким или низким уровнем акустического воздействия, оценку доли точек измерения, превышающих общепринятые рекомендуемые значения и стандарты уровня шума в больничной среде, включая рекомендации ВОЗ, EN ISO 16032, PN-B-02151 и китайский национальный стандарт GB3096-2022, где это применимо, а также изучение взаимосвязей между уровнями шума окружающей среды и объективно зарегистрированными эксплуатационными характеристиками, включая коечный фонд отделения, количество занятых коек, площадь комнаты, объем комнаты, численность персонала, количество посетителей, события срабатывания сигнализации и эпизоды разговоров. Эксплуатационные переменные оценивались как исследовательские факторы, потенциально связанные с воздействием шума окружающей среды, и не интерпретировались как доказательства причинных детерминант акустических условий в больнице. Исследование было разработано как оценка акустики окружающей среды и не включало прямой оценки клинических исходов пациентов, показателей гигиены труда или физиологических реакций, связанных с воздействием шума. Соответственно, все полученные данные следует интерпретировать как наблюдения за акустикой окружающей среды, а не как показатели безопасности пациентов, клинической эффективности или исходов в области охраны труда.

Статистический анализ

Все данные измерений были скомпилированы с помощью Microsoft Excel и проанализированы с использованием IBM SPSS Statistics версии 29.0 и статистического программного обеспечения R (версии 4.3.3). Линейный смешанный анализ проводился с использованием пакетов lme4, lmerTest и emmeans. Основным аналитическим показателем был LAeq. Показатели LAFmax и LCpeak были обобщены описательно и представлены в качестве вторичных акустических показателей. Для больничных отделений и функциональных зон были рассчитаны показатели описательной статистики, включая среднее значение, стандартное отклонение (SD), медиану, межквартильный размах (IQR), минимальное и максимальное значения. Данные непрерывных измерений звука представлены в виде среднего ± SD, где это применимо. Поскольку измерения шума окружающей среды проводились с использованием иерархической схемы выборки, повторные наблюдения были вложены в места отбора проб, функциональные зоны и больничные отделения. Таким образом, инференциальный статистический анализ проводился с использованием полного иерархического набора данных, а не только на основе суммарных значений на уровне отделений.

Основной инференциальный анализ был направлен на оценку различий уровней LAeq в функциональных зонах больницы с использованием линейной модели со смешанными эффектами, где отделение больницы было указано в качестве случайного эффекта для учета кластеризации повторных наблюдений. Функциональная зона была включена в качестве основного фиксированного эффекта; при статистически значимом общем фиксированном эффекте проводилось сравнение расчетных маргинальных средних с помощью попарных сравнений с поправкой Тьюки. Впоследствии были проведены эксплораторные регрессионные анализы со смешанными эффектами для оценки взаимосвязи между шумом окружающей среды и выбранными эксплуатационными характеристиками. Чтобы минимизировать переобучение модели, основная эксплораторная модель включала только те эксплуатационные переменные, которые имели сильное теоретическое обоснование и приемлемую мультиколлинеарность, а именно: коечный фонд отделения и количество посетителей. Были представлены коэффициенты регрессии (β), 95% доверительные интервалы (CI) и соответствующие значения P. В качестве анализа чувствительности была построена более комплексная модель со смешанными эффектами, включающая количество занятых коек, площадь комнаты, объем комнаты, число персонала, количество сигналов тревоги и эпизоды разговоров; результаты этого анализа представлены в Дополнительных материалах. Все регрессионные анализы считались эксплораторными и не интерпретировались как доказательство причинно-следственных связей.

Перед подбором модели проверялись допущения о приблизительной нормальности и гомоскедастичности с помощью теста Шапиро–Уилка, анализа графиков остатков, графиков квантиль-квантиль и графиков зависимости остатков от fitted values. Мультиколлинеарность объясняющих переменных оценивали с помощью факторов инфляции дисперсии (VIF). Качество подбора модели оценивали с помощью маргинального и условного коэффициентов детерминации (R²), а для количественной оценки кластеризации по отделениям больницы рассчитывали коэффициенты внутриклассовой корреляции (ICC). Двустороннее значение P < 0,05 считалось статистически значимым. Измеренные уровни шума дополнительно интерпретировали в соответствии с международно признанными акустическими рекомендациями, включая Руководство ВОЗ по шуму в окружающей среде для Европейского региона (2018), рекомендации EN ISO 16032 по акустике зданий, стандарты акустики в здравоохранении PN-B-02151 и национальный стандарт Китая GB3096-2022 по шуму в окружающей среде больниц. Поскольку эти справочные документы различаются по охвату, назначению и методике измерения, сравнения интерпретировали описательно, а не как формальную оценку соответствия. Доля точек измерения, превышающих выбранные пороговые значения, рассчитывалась описательным методом. Для визуализации пространственной вариабельности воздействия шума в окружающей среде по отделениям и функциональным зонам больницы были построены тепловые карты, диаграммы размаха (boxplot) и диаграммы рассеяния с подогнанными линиями регрессии. Поскольку исследование включало повторные измерения в условиях функционирующих больничных помещений, результаты статистического анализа интерпретировались как исследовательское сравнение условий окружающей среды, а не как модели причинно-следственной связи. Пропущенные измерения обрабатывались методом анализа полных случаев без импутации данных. Одно пропущенное наблюдение в отделении интенсивной терапии II составило менее 1% от общего набора данных и, следовательно, было признано маловероятным фактором, который мог бы существенно повлиять на общие результаты.

Результаты

Характеристики исследования и база измерений

Измерения уровня шума в окружающей среде проводились в 15 стационарных отделениях крупной многопрофильной университетской клиники в период с марта по август 2025 года с использованием стандартизированного протокола иерархической выборки (Рисунок 1). В каждом отделении оценивались четыре предопределенные функциональные зоны (палата, зона активности пациентов, коридор и пост медсестры). В каждой функциональной зоне было установлено три фиксированных точки замера; измерения проводились в течение трех стандартизированных дневных периодов наблюдения (09:00–19:00). В каждой точке и в каждый период наблюдения с помощью откалиброванного шумомера 1-го класса точности регистрировались три последовательных технических повтора, что позволило получить акустические данные для LAeq, LAFmax и LCpeak. Одновременно с каждым акустическим наблюдением фиксировались операционные переменные, включая количество койко-мест, количество занятых коек, число персонала, число посетителей, количество сигналов тревоги, количество случаев разговоров, площадь и объем помещений. Планируемая структура выборки включала 1 620 акустических наблюдений (15 отделений × 4 функциональные зоны × 3 точки замера × 3 периода наблюдения × 3 технических повтора). Одно запланированное наблюдение в зоне активности пациентов отделения интенсивной терапии II не удалось завершить из-за временных ограничений доступа для оказания экстренной помощи; данные по этому случаю обрабатывались методом анализа полных случаев без импутации данных, как было заранее определено в плане статистического анализа. Дополнительные измерения в помещениях и в общественных зонах на открытом воздухе проводились для описательного контекстного сравнения, но были исключены из анализа смешанных эффектов по отделениям (Рисунок 1). Характеристики участвующих отделений обобщены в Таблице 1. Количество койко-мест варьировалось от 21 до 72, при этом среднее количество занятых коек составляло от 17,8 до 60,6. Средняя численность персонала была относительно стабильной во всех отделениях (5,5–5,9 сотрудников на одно наблюдение), тогда как число посетителей в среднем составляло около пяти человек на одно наблюдение. Площадь помещений отделений варьировалась от 145,8 до 500,3 m², а объем помещений — от 466,5 до 1 601,0 m³, что отражает значительные различия в физических характеристиках участвующих отделений.

Рисунок 1: Дизайн исследования и иерархический протокол измерения шума окружающей среды. Обзор дизайна исследования и иерархического протокола измерения шума окружающей среды. Шум окружающей среды оценивали в 15 стационарных отделениях многопрофильной учебной больницы с использованием многоэтапной иерархической схемы отбора проб. Измерения проводились в четырех стандартизированных функциональных зонах (палата, коридор, пост медсестер и зона активности пациентов), в трех заранее определенных точках отбора проб (вход, середина и конец), в течение трех дневных периодов наблюдения (утро, полдень и день) и в трех последовательных технических повторностях. Основным показателем был эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием (LAeq), а максимальный уровень звукового давления с А-взвешиванием (LAFmax) и пиковый уровень звукового давления с С-взвешиванием (LCpeak) регистрировали в качестве вторичных акустических показателей. Операционные переменные регистрировались одновременно, и все измерения проходили калибровку и предусмотренные процедуры контроля качества перед статистическим анализом. LAeq — эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; LAFmax — максимальный уровень звукового давления с А-взвешиванием; LCpeak — пиковый уровень звукового давления с С-взвешиванием. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Отделение			Количество коек	Среднее число занятых коек	Площадь помещения (m²)	Объем помещения (m³)	Средняя численность персонала	Среднее число посетителей	Среднее число сигналов тревоги	Среднее число разговоров
Травматологическая ортопедия			40	33.8	280.1	896.3	5.5	4.8	2.4	6.5
Центр диагностики и лечения заболеваний молочной железы и щитовидной железы			60	50.6	416.8	1333.8	5.7	4.8	2.4	6.2
Центр врожденных пороков сердца			35	29.4	243.6	779.5	5.7	5	2.4	6.5
Отоларингология и цервикологическая хирургия			50	42.2	348.1	1113.9	5.8	5	2.5	6.7
Отделение диагностики и лечения гастроэнтерологических заболеваний I			38	31.9	264.8	847.3	5.8	5	2.5	6.6
Отделение диагностики и лечения гастроэнтерологических заболеваний II			52	43.9	361.7	1157.4	5.7	4.9	2.4	6.5
Гепатобилиарная и панкреатическая хирургия			48	40.5	334.1	1069.2	5.8	5.1	2.5	6.8
Отделение интенсивной терапии II			21	17.8	145.8	466.5	5.7	4.8	2.5	6.5
Отделение коленного сустава II			45	37.8	312.7	1000.6	5.8	4.9	2.5	6.5
Отделение болезни Паркинсона			55	46.2	382.2	1223	5.9	5.1	2.5	6.8
Отделение психосоматической медицины I			68	57.1	472.6	1512.3	5.8	5	2.5	6.7
Педиатрическое отделение			40	33.6	278.6	891.5	5.8	5.1	2.5	6.8
Урологическое отделение			62	52.1	431.2	1380	5.8	5	2.5	6.6
Отделение сосудистой неврологии I			72	60.6	500.3	1601	5.9	5.1	2.5	6.9
Отделение сосудистой неврологии II			60	50.4	417.5	1336	5.7	4.8	2.4	6.3

Таблица 1: Характеристики больничных отделений, включенных в исследование. Исходные операционные характеристики 15 стационарных отделений, включенных в исследование шума окружающей среды. Переменные на уровне отделений включают количество койко-мест, среднее число занятых коек, площадь палаты, объем палаты, а также среднее количество персонала, посетителей, сигналов тревоги и разговоров, зафиксированных в течение стандартных периодов дневного наблюдения. Операционные переменные представляют собой средние значения, полученные за предопределенные периоды наблюдения, и рассматривались в качестве исследовательских переменных в регрессионном анализе со смешанными эффектами. Площадь и объем палат указаны в квадратных метрах (m²) и кубических метрах (m³) соответственно.

Описательные акустические характеристики в различных функциональных зонах

Среди всех 1 620 наблюдений самые высокие уровни шума окружающей среды были зафиксированы на постах медсестер, за которыми последовательно следовали коридоры, зоны активности пациентов и палаты (Таблица 2; Рисунки 2 и 3). Средние значения LAeq составили 66,90 ± 2,34 dB(A) на постах медсестер, 63,97 ± 2,38 dB(A) в коридорах, 61,38 ± 2,17 dB(A) в зонах активности пациентов и 60,38 ± 2,22 dB(A) в палатах. Аналогичные пространственные градиенты наблюдались для LAFmax и LCpeak, что указывает на устойчивые различия по всем трем акустическим показателям. Подробные описательные сводки вторичных акустических результатов (LAFmax и LCpeak) представлены в Дополнительной таблице 1.

Функциональная зона	Наблюдения (n)	LAeq, дБ(А) Среднее ± SD	LAFmax, дБ(А) Среднее значение ± SD	LCpeak, среднее значение ± SD, дБ(C)	Медиана LAeq (IQR), дБ(А)
Палата	405	60.38 ± 2.22	67.95 ± 2.37	79.21 ± 3.31	60.4 (58.9–61.9)
Коридор	405	63.97 ± 2.38	71.46 ± 2.59	82.76 ± 3.56	64.0 (62.5–65.5)
Пост медсестры	405	66.90 ± 2.34	74.43 ± 2.56	85.72 ± 3.56	66.7 (65.4–68.3)
Зона активности пациентов	405	61.38 ± 2.17	69.00 ± 2.42	80.20 ± 3.37	61.5 (60.0–62.7)

Таблица 2: Описательные акустические характеристики по функциональным зонам больницы. Описательные акустические характеристики для четырех стандартизированных функциональных зон больницы. Значения представлены как среднее ± стандартное отклонение (SD), если не указано иное. Для эквивалентного непрерывного уровня звукового давления с A-фильтром (LAeq) указаны медиана и интерквартильный размах (IQR). Каждая функциональная зона внесла 405 наблюдений в иерархический набор данных (всего n = 1 620). LAeq — эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с A-фильтром; LAFmax — максимальный уровень звукового давления с A-фильтром; LCpeak — пиковый уровень звукового давления с C-фильтром; IQR — интерквартильный размах.

Рисунок 2: Тепловая карта средних эквивалентных уровней звукового давления с А-взвешиванием по отделениям больницы и функциональным зонам. Тепловая карта, демонстрирующая средние эквивалентные уровни звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) для каждого отделения больницы и функциональной зоны. Значения в ячейках представляют собой средний LAeq в А-взвешенных децибелях [dB(A)], а цветовая шкала указывает на возрастание уровней звука от низких к высоким значениям. Функциональные зоны включают палаты, коридоры, посты медсестер и зоны активности пациентов. CHD — врожденный порок сердца; ICU — отделение интенсивной терапии; LAeq — эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Распределение эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием по стандартизированным функциональным зонам больницы. Диаграммы размаха, показывающие распределение эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) в четырех стандартизированных функциональных зонах больницы. Прямоугольники представляют межквартильный размах (25-й–75-й процентили), горизонтальная линия внутри каждого прямоугольника указывает медиану, а символ × обозначает среднее значение. «Усы» extending до 1,5 межквартильного размаха (IQR), а значения за пределами «усов» отображены как выбросы. Каждая функциональная зона включает 405 наблюдений (всего n = 1 620). Различия между функциональными зонами оценивались с использованием основной линейной модели со смешанными эффектами и попарными сравнениями с поправкой Тьюки. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; IQR, межквартильный размах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Тепловая карта, представленная на рисунке 2, демонстрирует устойчивую пространственную закономерность во всех 15 участвующих отделениях. Посты медсестер неизменно характеризовались самыми высокими средними значениями LAeq независимо от клинической специализации, в то время как в палатах наблюдались самые низкие эквивалентные уровни непрерывного звукового давления с А-взвешиванием. Отделения с большим количеством коек, включая I отделение сосудистых и нервных заболеваний, I отделение психосоматической медицины и урологическое отделение, в целом демонстрировали более высокие средние значения LAeq во всех функциональных зонах по сравнению с отделениями с меньшим количеством коек, такими как II отделение интенсивной терапии и Центр врожденных пороков сердца. Несмотря на умеренную межотделенческую вариабельность, относительный рейтинг функциональных зон оставался неизменным. Средние значения LAeq на постах медсестер варьировались от 64.1 dB(A) во II отделении интенсивной терапии до 68.9 dB(A) в I отделении сосудистых и нервных заболеваний, тогда как измерения в палатах находились в диапазоне от 57.9 до 61.6 dB(A). Зоны активности пациентов и коридоры демонстрировали промежуточные значения почти во всех отделениях (рисунок 2). На рисунке 3 показано распределение измерений LAeq внутри каждой функциональной зоны. Медианные значения LAeq были самыми высокими на постах медсестер (66.7 dB[A]), затем следовали коридоры (64.0 dB[A]), зоны активности пациентов (61.5 dB[A]) и палаты (60.4 dB[A]). Хотя во всех функциональных зонах периодически фиксировались высокие значения, межквартильный размах был относительно узким, что указывает на ограниченную вариабельность внутри каждой функциональной среды. Диаграммы размаха демонстрируют четкое разделение в распределении значений LAeq между четырьмя функциональными зонами (рисунок 3).

Сравнение функциональных зон с помощью смешанных моделей

Для учета иерархической структуры повторных акустических измерений внутри больничных отделений в основном анализе использовалась линейная модель со смешанными эффектами, в которой отделение больницы было определено как случайный перехват, а функциональная зона — как фиксированный эффект (Таблица 3). Данный подход к моделированию позволил учесть кластеризацию внутри отделений при оценке скорректированных различий LAeq между четырьмя заранее определенными функциональными зонами.

Фиксированные эффекты (результат: LAeq)
Фиксированный эффект	β	СЭ	95% ДИ	Значение p
Перехват (коридор)	63.972	0.266	63,451–64,493	<0.001
Пост медицинской сестры	2.931	0.146	2,644–3,218	<0.001
Зона активности пациента	−2.594	0.146	от −2,881 до −2,307	<0.001
Палата	−3.589	0.146	от −3,876 до −3,302	<0.001
Оцениваемые предельные средние
Функциональная зона		Расчетный средний эквивалентный уровень звука LAeq, дБ(A)
Пост медсестры		66.9
Коридор		63.97
Зона активности пациента		61.38
Палата		60.38
Попарные сравнения с поправкой Тьюки
Сравнение			Средняя разность, дБ(А)	Скорректированное значение P
Пост медсестер в сравнении с коридором			2.93	<0.001
Пост медсестер в сравнении с зоной активности пациентов			5.52	<0.001
Пост медсестры и палата			6.52	<0.001
Коридор в сравнении с зоной активности пациента			2.59	<0.001
Коридор против палаты			3.59	<0.001
Зона активности пациента в сравнении с палатой			0.99	<0.001
Производительность модели
Статистика			Значение
Коэффициент внутриклассовой корреляции (ICC)			0.172
Маргинальный R²			0.53
Условный R²			0.61

Таблица 3: Основная линейная смешанная модель для сравнения уровня шума в различных функциональных зонах больницы.Результаты основной линейной смешанной модели, оценивающей различия в эквивалентных уровнях непрерывного звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) в четырех стандартизированных функциональных зонах больницы. Отделение больницы было определено как случайный перехват для учета кластеризации повторных наблюдений, а функциональная зона была включена в качестве фиксированного эффекта, при этом коридор был выбран в качестве референсной категории. Для фиксированных эффектов представлены коэффициенты регрессии (β), стандартные ошибки (SE), 95%-е доверительные интервалы Вальда (CI) и двусторонние значения P. Оценки предельных средних сравнивались с использованием попарных сравнений с поправкой Тьюки. Эффективность модели обобщена с помощью коэффициента внутриклассовой корреляции (ICC), а также маржинального и условного коэффициентов детерминации (R²), рассчитанных по методу Накагавы и Шильцет. LAeq, эквивалентный уровень непрерывного звукового давления с А-взвешиванием; β, коэффициент регрессии; SE, стандартная ошибка; CI, доверительный интервал; ICC, коэффициент внутриклассовой корреляции.

Анализ со смешанными эффектами продемонстрировал высокозначимое общее влияние функциональной зоны на уровни окружающего шума (общий тест отношения правдоподобия, P < 0.001). При использовании коридора в качестве контрольной категории, на постах медсестер наблюдались значимо более высокие значения LAeq (β = 2.931 dB[A], SE = 0.146, 95% CI = 2.644–3.218, P < 0.001), в то время как в зонах активности пациентов (β = −2.594 dB[A], SE = 0.146, 95% CI = −2.881 to −2.307, P < 0.001) и палатах (β = −3.589 dB[A], SE = 0.146, 95% CI = −3.876 to −3.302, P < 0.001) наблюдались значимо более низкие значения LAeq (Таблица 3). Оценочные предельные средние, полученные с помощью модели со смешанными эффектами, продемонстрировали четкую иерархическую структуру окружающего шума в различных функциональных зонах. Скорректированное среднее значение LAeq было максимальным на постах медсестер (66.90 dB[A]), затем следовали коридоры (63.97 dB[A]), зоны активности пациентов (61.38 dB[A]) и палаты (60.38 dB[A]). Все попарные сравнения оставались статистически значимыми после поправки Тьюки (все скорректированные P < 0.001), что указывает на статистически значимые различия в LAeq между всеми четырьмя функциональными зонами. Разница средних значений варьировала от 0.99 dB(A) между зонами активности пациентов и палатами до 6.52 dB(A) между постами медсестер и палатами. На Рисунке 4 представлены суммарные оценки, скорректированные по модели. Оценочные предельные средние и их 95% доверительные интервалы показали минимальное перекрытие между функциональными зонами, а группировка Тьюки отнесла каждую зону к отдельной группе значимости (A–D). Постам медсестер была присвоена группа A с самым высоким скорректированным LAeq, далее следовали коридоры (группа B), зоны активности пациентов (группа C) и палаты (группа D). Анализ компонентов дисперсии показал, что примерно 17.2% общей вариабельности LAeq было обусловлено различиями между отделениями больницы (внутриклассовый коэффициент корреляции = 0.172), что подтверждает целесообразность включения случайного перехвата на уровне отделения. Фиксированные эффекты объяснили 53% вариабельности окружающего шума (маргинальный R² = 0.53), тогда как комбинированная модель с фиксированными и случайными эффектами объяснила 61% общей вариабельности (условный R² = 0.61), что свидетельствует о хорошей объясняющей способности иерархической модели (Таблица 3).

Рисунок 4: Оцененные предельные средние значения эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием в функциональных зонах больницы. Оцененные предельные средние (EMMs) эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) в четырех функциональных зонах больницы, полученные на основе основной линейной смешанной модели. Точки представляют собой предельные средние значения, рассчитанные моделью, а горизонтальные планки погрешностей указывают на 95% доверительные интервалы (CIs). Отделение больницы было включено в качестве случайного эффекта, а функциональная зона — в качестве фиксированного эффекта. Попарные сравнения проводились с использованием оцененных предельных средних с поправкой Тьюки; функциональные зоны, обозначенные разными буквами, представляют статистически значимые различия (P < 0.05). Каждая функциональная зона внесла 405 наблюдений в анализ. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; EMM, оцененное предельное среднее; CI, доверительный интервал. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Экономная регрессия со смешанными эффектами операционных характеристик, связанных с LAeq

Для изучения операционных характеристик, связанных с шумом окружающей среды, при минимизации мультиколлинеарности была применена заранее определенная экономная модель со смешанными эффектами, в которой функциональная зона, количество посетителей и коечный фонд отделения были включены в качестве фиксированных эффектов, а больничное отделение было оставлено в качестве случайного перехвата (Таблица 4). Выбор этих переменных был основан на разведочной корреляционной матрице (Дополнительный рисунок 1), которая продемонстрировала сильную корреляцию между несколькими структурными переменными, в частности площадью и объемом помещения (ρ Спирмена = 0.94). Следовательно, сильно коррелирующие структурные переменные были исключены из экономной модели для повышения интерпретируемости и стабильности модели. После поправки на операционные ковариаты функциональная зона осталась наиболее сильным независимым фактором, связанным с шумом окружающей среды. По сравнению с коридорами, для постов медсестер наблюдалось скорректированное увеличение на 2.933 dB(A) (SE = 0.146, 95% CI = 2.647–3.220, P < 0.001), тогда как зоны активности пациентов (β = −2.602 dB[A], SE = 0.146, 95% CI = −2.888 to −2.315, P < 0.001) и палаты (β = −3.606 dB[A], SE = 0.146, 95% CI = −3.892 to −3.319, P < 0.001) оставались значительно более тихими, чем коридоры.

Предиктор	Коэффициент β	СЭ	95% ДИ	Значение p
Перехват (коридор)	63.97	0.27	63,45–64,49	<0.001
Пост медсестры (в сравнении с коридором)	2.933	0.146	2,647–3,220	<0.001
Зона активности пациента (в сравнении с коридором)	−2.602	0.146	от −2,888 до −2,315	<0.001
Палата (в сравнении с коридором)	−3.606	0.146	от −3,892 до −3,319	<0.001
Количество посетителей (на каждого дополнительного посетителя)	0.06	0.026	0,008–0,112	0.024
Количество койко-мест (на одну дополнительную койку)	0.064	0.005	0,055–0,073	<0.001
Модель: LAeq ~ Функциональная зона + Количество посетителей + Количество койко-мест + (1 | Отделение)

Таблица 4: Экономная линейная смешанная регрессия эксплуатационных характеристик, связанных с шумом окружающей среды.Результаты предварительно заданной экономной линейной смешанной регрессионной модели, оценивающей связь между эквивалентным непрерывным уровнем звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) и выбранными эксплуатационными характеристиками. Модель включала функциональную зону, количество посетителей и коечный фонд отделения в качестве фиксированных эффектов, а отделение больницы — в качестве случайного перехвата для учета кластеризации повторных наблюдений (модель: LAeq ~ Functional Zone + Visitor Count + Bed Capacity + (1 | Department)). Коридор был определен как референтная категория для функциональной зоны, а количество посетителей и коечный фонд моделировались как непрерывные переменные. Приведены коэффициенты регрессии (β), стандартные ошибки (SE), 95% доверительные интервалы (CI) Уолда и двусторонние значения P. Коэффициенты регрессии для количества посетителей и коечного фонда представляют собой расчетное изменение LAeq, связанное с каждым дополнительным посетителем и каждой дополнительной больничной койкой соответственно. Перехват представляет собой расчетное среднее значение LAeq для референтной категории (коридор), когда значения непрерывных предикторов равны нулю. В данной таблице представлена предварительно заданная экономная модель, разработанная для минимизации переобучения модели; полностью скорректированная модель чувствительности, включающая все зарегистрированные эксплуатационные характеристики, представлена в Дополнительной таблице S2. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; β, коэффициент регрессии; SE, стандартная ошибка; CI, доверительный интервал.

Среди непрерывных операционных предикторов количество посетителей продемонстрировало независимую положительную связь с LAeq. Каждый дополнительный посетитель, присутствовавший во время измерения, был связан с расчетным увеличением на 0,060 dB(A) (SE = 0,026, 95% CI = 0,008–0,112, P = 0,024). Аналогичным образом, коечный фонд отделения сохранял независимую связь с уровнем шума окружающей среды, при этом каждая дополнительная больничная койка была связана с расчетным увеличением LAeq на 0,064 dB(A) (SE = 0,005, 95% CI = 0,055–0,073, P < 0,001).

Рисунок 5 иллюстрирует аппроксимированные прогнозы, полученные с помощью экономной модели со смешанными эффектами. Прогнозируемый LAeq увеличивался приблизительно линейно в наблюдаемом диапазоне коечного фонда отделений, при этом большее количество посетителей последовательно смещало прогнозируемые уровни звука вверх во всем диапазоне вместимости. Параллельные аппроксимированные линии регрессии указывают на аддитивные эффекты количества посетителей и коечного фонда в рамках подогнанной модели после поправки на функциональную зону и кластеризацию на уровне отделений. Прогнозы на основе модели показали, что для отделения с примерно 20 койками прогнозируемый LAeq варьировался от 61.6 dB(A) при малом количестве посетителей (три посетителя) до 62.4 dB(A) при большем количестве посетителей (семь посетителей). На верхнем пределе наблюдаемого диапазона коечного фонда (72 койки) соответствующие прогнозируемые значения LAeq увеличились до 64.5 dB(A) и 65.3 dB(A) соответственно, что иллюстрирует комбинированный вклад коечного фонда отделения и количества посетителей в рамках данной модели.

Рисунок 5: Модельные прогнозы эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием в зависимости от коечного фонда отделений. Прогнозируемые эквивалентные уровни непрерывного звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) в наблюдаемом диапазоне коечного фонда отделений, полученные с помощью экономной линейной модели со смешанными эффектами. Цветные линии представляют значения LAeq, предсказанные моделью для низкого (3 посетителя), среднего (5 посетителей) и высокого (7 посетителей) количества посетителей при неизменности всех остальных параметров модели. Затененные области обозначают 95-процентные доверительные интервалы для прогнозируемых значений, а точки представляют результаты фактических измерений. Прогнозы приведены только для того диапазона коечного фонда отделений, который был включен в исследование. LAeq — эквивалентный уровень непрерывного звукового давления с А-взвешиванием; CI — доверительный интервал. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Анализ чувствительности с использованием полностью скорректированной смешанной модели (Дополнительная таблица 2), в которую дополнительно были включены количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, количество сигналов тревоги, количество разговоров и период измерения, дал высокосогласованные оценки для функциональной зоны и количества посетителей. Посты медсестер оставались самой шумной функциональной зоной, а количество посетителей по-прежнему было независимо связано с более высоким LAeq (β = 0.060, P = 0.023), в то время как количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, количество сигналов тревоги, количество разговоров и период измерения не имели независимой связи с уровнем шума окружающей среды после взаимной корректировки. Эти результаты подтверждают надежность экономной модели и указывают на то, что функциональная зона и количество посетителей были основными переменными, связанными с уровнем шума окружающей среды в данном исследовании.

Описательное сравнение с эталонными акустическими критериями

Для контекстуализации наблюдаемых уровней шума окружающей среды измеренные значения LAeq были описательно сопоставлены с тремя широко цитируемыми эталонными акустическими критериями: дневным нормативным значением ВОЗ для условий ухода за пациентами в больницах (35 dB[A]), эталонным значением EN ISO 16032 для общих внутренних помещений (40 dB[A]) и эталонным значением 1-го класса китайского стандарта качества окружающей среды GB3096-2022 (45 dB[A]). Поскольку эти эталонные значения различаются по охвату, назначению, методике измерения и периоду усреднения, сравнения проводились исключительно в описательных целях и не представляют собой формальную оценку соответствия нормативным требованиям (Рисунок 6). Во всех 1 620 акустических наблюдениях уровни шума окружающей среды превышали каждое из выбранных эталонных значений. В целом, в 1 615 наблюдениях (99,7%) было зафиксировано превышение дневного нормативного значения ВОЗ 35 dB(A), в 1 586 наблюдениях (97,9%) — превышение эталонного значения EN ISO 16032 40 dB(A) и в 1 513 наблюдениях (93,2%) — превышение эталонного значения 1-го класса китайского стандарта GB3096-2022 45 dB(A).

Рисунок 6: Процент акустических наблюдений, превышающих выбранные международные и национальные эталонные акустические критерии в различных функциональных зонах больницы. Процент наблюдений эквивалентного непрерывного уровня звукового давления с А-взвешиванием (LAeq), превышающих выбранные международные и национальные эталонные акустические критерии в четырех стандартизированных функциональных зонах больницы. Столбцы представляют долю наблюдений, превышающих эталонные пороговые значения рекомендаций Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (>35 dB[A]), EN ISO 16032 (>40 dB[A]) и китайского национального стандарта GB3096-2022 (>45 dB[A]). Проценты рассчитывались как количество наблюдений, превышающих каждый эталонный порог, деленное на общее количество наблюдений в каждой функциональной зоне (n = 405). Поскольку эти справочные документы различаются по предназначению, методике измерения, условиям окружающей среды и периоду усреднения, сравнения представлены исключительно в описательных целях и не являются формальной оценкой соответствия. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; WHO, Всемирная организация здравоохранения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Были отмечены выраженные различия между функциональными зонами. В постах медсестер наблюдалась самая высокая доля показателей, превышающих каждое из референсных значений: в 100,0% случаев значения превышали референсные показатели ВОЗ и EN ISO и в 99,0% случаев — референсное значение Китая. В коридорах также наблюдались высокие доли превышений (100,0%, 99,3% и 96,0% соответственно). Для сравнения, в палатах зафиксированы самые низкие, хотя и значительные, доли показателей, превышающих три референсных значения (99,3%, 95,3% и 87,9% соответственно), в то время как в зонах активности пациентов наблюдались промежуточные показатели (99,5%, 97,0% и 90,6% соответственно). Эти описательные результаты согласуются с результатами анализа смешанных эффектов, согласно которому в постах медсестер наблюдались самые высокие уровни шума окружающей среды, а в палатах — самые низкие из четырех функциональных зон. Высокая доля наблюдений, превышающих все три референсных значения, указывает на то, что повышенный уровень дневного шума окружающей среды наблюдался во всей больнице, а не ограничивался отдельными отделениями или функциональными зонами.

Анализ чувствительности и диагностика модели

Робастность основных результатов была оценена с помощью полностью скорректированной модели смешанных эффектов для анализа чувствительности, которая дополнительно включала количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, события срабатывания сигнализации, события разговоров и период измерения (Дополнительная таблица 2). Оценки для функциональных зон остались весьма согласованными с результатами, полученными с помощью заранее определенной экономной модели. В медсестринских пунктах по-прежнему наблюдался значительно более высокий LAeq, чем в коридорах, в то время как зоны активности пациентов и палаты оставались значительно более тихими (все P < 0.001). Количество посетителей также оставалось независимо связанным с более высоким LAeq (β = 0.060, P = 0.023), тогда как количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, события срабатывания сигнализации, события разговоров и период измерения не были независимо связаны с шумом окружающей среды после одновременной корректировки (Дополнительная таблица 2). Эти результаты указывают на то, что основные выводы были устойчивы к дополнительной корректировке с учетом коррелирующих эксплуатационных характеристик. Допущения модели оценивались с помощью процедур диагностики остатков (Дополнительный рисунок 1). График квантиль-квантиль (Q–Q) показал тесное соответствие между наблюдаемыми и теоретическими квантилями остатков, что указывает на отсутствие существенного отклонения от нормальности. График остатков в зависимости от подогнанных значений продемонстрировал случайный разброс вокруг нуля без заметных тенденций или признаков гетероскедастичности, что подтверждает допущения о линейности и постоянстве дисперсии остатков. В соответствии с этими визуальными данными тест Шапиро-Уилка не выявил статистически значимого отклонения от нормальности (W = 0.992, P = 0.084). Дополнительные статистические показатели эффективности модели обобщены в Дополнительной таблице 3. Стандартное отклонение остатков составило 1.92 dB(A), а стандартное отклонение случайного перехвата на уровне отделения — 0.90 dB(A). Коэффициент внутриклассовой корреляции составил 0.172, что указывает на умеренную кластеризацию наблюдений внутри больничных отделений. Модель смешанных эффектов объяснила 53% вариабельности только за счет фиксированных эффектов (маргинальный R² = 0.53) и 61% при включении случайных эффектов на уровне отделения (условный R² = 0.61). Факторы инфляции дисперсии были повсеместно низкими (максимальный VIF = 2.14), что свидетельствует об отсутствии проблемной мультиколлинеарности среди отобранных предикторов. Кроме того, все значения расстояния Кука были < 1.0 (максимум = 0.18), что предполагает, что ни одно отдельное наблюдение не оказало чрезмерного влияния на подогнанную модель. Исследовательская корреляционная матрица (Дополнительный рисунок 2) продемонстрировала ожидаемые положительные связи между несколькими эксплуатационными характеристиками. Сильные корреляции наблюдались между площадью и объемом помещения (ρ Спирмена = 0.94), количеством коек и количеством занятых коек (ρ = 0.86), а также между количеством коек и объемом помещения (ρ = 0.81). Умеренные корреляции наблюдались между количеством посетителей и количеством занятых коек (ρ = 0.71), а также между численностью персонала и событиями разговоров (ρ = 0.62). Эти результаты подтвердили заранее определенную стратегию отбора переменных для экономной модели смешанных эффектов, согласно которой высококоррелированные структурные переменные исключались для минимизации мультиколлинеарности при сохранении интерпретируемости модели.

В целом, основные анализы со смешанными эффектами, анализ чувствительности, диагностика остатков и эксплораторная оценка корреляции продемонстрировали внутренне согласованные результаты. Во всех видах анализа функциональная зона показала наиболее сильную независимую связь с уровнем шума в окружающей среде, в то время как количество посетителей и коечный фонд отделения также сохранили независимую связь с LAeq. Большинство других зафиксированных операционных характеристик не имели независимой связи с шумом в окружающей среде после взаимной корректировки.

Доступность данных:

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны в самой статье и в её Дополнительных материалах. Полный набор необработанных данных акустических измерений, записи калибровки, набор данных по рабочим переменным, исходные данные для рисунков и код статистического анализа на языке R были размещены в репозитории Zenodo и доступны по адресу https://doi.org/10.5281/zenodo.21404807. Дополнительные таблицы 1–3 и Дополнительные рисунки 1 и 2 содержат дополнительные обработанные наборы данных, анализы чувствительности, диагностику моделей и вспомогательные анализы.

Дополнительный рисунок 1: Диагностические графики остатков для экономной линейной смешанной модели. Диагностические графики для оценки допущений экономной линейной смешанной регрессионной модели. (A) График квантиль-квантиль (Q–Q) условных остатков, демонстрирующий приблизительную нормальность распределения остатков. (B) График зависимости условных остатков от подходящих значений, показывающий отсутствие существенных отклонений от гомоскедастичности или систематических закономерностей во всем диапазоне подходящих значений. Больничное отделение было включено в качестве случайного перехвата, а функциональная зона, количество посетителей и количество коек — в качестве фиксированных эффектов. Диагностика остатков подтверждает адекватность допущений модели для основного регрессионного анализа. Диагностические графики были построены с использованием пакета DHARMa в R. LAeq — эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная фигура 2: Матрица корреляции Спирмена для операционных переменных, включенных в эксплораторный анализ смешанных эффектов.Матрица корреляции Спирмена, демонстрирующая попарные связи между операционными переменными отделений, оцениваемыми в ходе эксплораторного регрессионного анализа смешанных эффектов. Значения в ячейках представляют собой коэффициенты ранговой корреляции Спирмена (ρ), а цветовая шкала указывает на силу и направление корреляции: синий цвет соответствует положительной корреляции, красный — отрицательной. Корреляционный анализ был проведен для оценки потенциальной мультиколлинеарности между кандидатными объясняющими переменными перед разработкой модели. Переменные, демонстрирующие сильную коллинеарность, учитывались при выборе модели для минимизации мультиколлинеарности в экономной регрессионной модели. Операционные переменные включали общую вместимость коек в отделении, количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, количество посетителей, количество сигналов тревоги и количество разговоров. Spearman’s ρ — коэффициент ранговой корреляции Спирмена.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная таблица 1: Вторичные акустические показатели по функциональным зонам больницы. Описательное резюме вторичных акустических показателей, измеренных в четырех стандартизированных функциональных зонах больницы. Значения представлены как среднее ± стандартное отклонение (SD) и представляют собой совокупные наблюдения во всех 15 стационарных отделениях. Эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) был основным акустическим показателем, в то время как максимальный уровень звукового давления с А-взвешиванием (LAFmax) и пиковый уровень звукового давления с С-взвешиванием (LCpeak) регистрировались в качестве вторичных акустических показателей для характеристики максимальных и пиковых уровней шума во время повседневной дневной деятельности больницы. LAeq — эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; LAFmax — максимальный уровень звукового давления с А-взвешиванием; LCpeak — пиковый уровень звукового давления с С-взвешиванием; SD — стандартное отклонение.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная таблица 2: Полностью скорректированная модель линейной регрессии со смешанными эффектами для анализа чувствительности. Результаты полностью скорректированной модели линейной регрессии со смешанными эффектами для анализа чувствительности, оценивающей связь между эквивалентным непрерывным уровнем звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) и всеми зарегистрированными эксплуатационными характеристиками. Отделение больницы было включено в качестве случайного перехвата для учета кластеризации повторных наблюдений. Функциональная зона, период времени, коечный фонд отделения, количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, численность персонала, количество посетителей, количество сигналов тревоги и количество разговоров были включены в качестве фиксированных эффектов. В качестве эталонной категории для функциональной зоны был выбран коридор, а для периода времени — послеобеденное время. Приведены коэффициенты регрессии (β), стандартные ошибки (SE), 95% доверительные интервалы (CI) Уолда и двусторонние значения P. Данная модель была использована в качестве анализа чувствительности для оценки робастности экономной модели, представленной в таблице 4, после корректировки по всем зарегистрированным эксплуатационным характеристикам. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; β, коэффициент регрессии; SE, стандартная ошибка; CI, доверительный интервал.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Дополнительная таблица 3: Показатели эффективности и диагностическая статистика основной линейной модели со смешанными эффектами. Сводка показателей эффективности и диагностической статистики основной линейной модели со смешанными эффектами, используемой для оценки эквивалентных непрерывных уровней звукового давления с А-взвешиванием (LAeq) в различных функциональных зонах больницы. Стандартное отклонение остатков (σ) представляет необъяснимую вариабельность внутри модели, в то время как стандартное отклонение случайного перехвата количественно определяет вариабельность между отделениями. Коэффициент внутриклассовой корреляции (ICC) позволяет оценить долю общей дисперсии, обусловленную кластеризацией внутри отделений больницы. Маржинальный R² представляет долю дисперсии, объясняемую только фиксированными эффектами, тогда как условный R² представляет долю дисперсии, объясняемую как фиксированными, так и случайными эффектами. Информационный критерий Акаике (AIC), байесовский информационный критерий (BIC) и логарифмическое правдоподобие приведены в качестве показателей соответствия модели. Коэффициенты инфляции дисперсии (VIF) были <5, что указывает на отсутствие проблемной мультиколлинеарности, а значения расстояния Кука были <1,0 для всех наблюдений, что свидетельствует о том, что ни одно отдельное наблюдение не оказывало чрезмерного влияния на оценки модели. LAeq, эквивалентный непрерывный уровень звукового давления с А-взвешиванием; ICC, коэффициент внутриклассовой корреляции; VIF, коэффициент инфляции дисперсии.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.

Обсуждение

Данная одномоментная оценка акустической среды показала, что уровни дневного шума в окружающей среде последовательно превышали общепринятые международные и национальные справочные значения акустики в большинстве функциональных зон больницы. Анализ с использованием линейных смешанных моделей выявил, что функциональная зона является основным фактором, связанным с LAeq, при этом самые высокие скорректированные уровни звука наблюдались на постах медсестер, за ними следовали коридоры, зоны активности пациентов и палаты. Сравнения с рекомендательными значениями ВОЗ, стандартом EN ISO 16032, серией PN-B-02151 и китайским национальным стандартом GB3096-2022 интерпретировались описательно, поскольку эти документы различаются по своему назначению, метрикам измерений, периодам усреднения и области применения. Тем не менее, последовательно повышенные значения дневного LAeq, наблюдаемые во всей больнице, указывают на то, что в повседневной клинической среде уровни звука часто существенно превышают широко цитируемые справочные акустические значения. Эти результаты в целом согласуются с предыдущими исследованиями акустики в больницах, в которых сообщалось о постоянном превышении уровней дневного шума в окружающей среде над рекомендуемыми справочными значениями^5,8,17,24,25. В отличие от многих предыдущих акустических обследований больниц, которые опирались преимущественно на средние показатели по отделениям или сравнения независимых групп, в настоящем исследовании анализировался полный иерархический набор данных с использованием линейных смешанных моделей, что позволило учесть повторные наблюдения внутри отделений больницы. Умеренный коэффициент внутриклассовой корреляции (ICC = 0.172) показал, что значительная часть вариабельности шума в окружающей среде была обусловлена различиями между отделениями, что подтверждает целесообразность использования иерархического моделирования для акустических исследований в больницах^8,17,24. Измеренные значения дневного LAeq последовательно превышали дневные справочные значения ВОЗ для сред ухода за пациентами, а также выбранные акустические справочные критерии EN ISO 16032 и GB3096-2022. Эти сравнения интерпретировались описательно, а не как формальная оценка соответствия, так как упомянутые документы различаются по сфере применения, периоду усреднения, методологии измерения и охвату. Тем не менее, высокая доля наблюдений, превышающих эти широко цитируемые справочные значения, согласуется с предыдущими исследованиями акустики в больницах и подчеркивает сохраняющуюся проблему поддержания акустически благоприятной среды здравоохранения во время повседневной клинической деятельности^{29,30,31,32,33,34}.

В различных функциональных зонах больницы наблюдалась устойчивая пространственная иерархия экологического шума. Как описательный анализ, так и моделирование с использованием линейных смешанных эффектов показали, что самые высокие скорректированные значения LAeq наблюдались у постов медсестер, за ними следовали коридоры, зоны активности пациентов и палаты. Эта закономерность согласуется с предыдущими сообщениями, в которых посты медсестер и зоны циркуляции определялись как основные источники экологического шума в больницах из-за интенсивного общения персонала, перемещения пациентов, срабатывания сигналов тревоги и рутинных клинических рабочих процессов^{29,30,31,33,34,35,36}. Выявленные различия оставались значимыми после поправки на количество посетителей, коечный фонд отделения и кластеризацию на уровне отделения, что указывает на то, что пространственная вариативность не объяснялась исключительно измеренными структурными или эксплуатационными характеристиками отдельных отделений. Оценки предельных средних и попарные сравнения с поправкой Тьюки дополнительно подтвердили, что каждая функциональная зона представляла собой статистически отличную акустическую среду. Стабильно повышенные уровни звука, наблюдаемые у постов медсестер, операционно и акустически обоснованы. Эти места функционируют как центральные координационные узлы, где одновременно происходят ведение клинической документации, междисциплинарное общение, работа с электронными медицинскими картами, мониторинг состояния пациентов, управление сигналами тревоги, телефонные разговоры и взаимодействие с пациентами и родственниками. Следовательно, накопление разговоров, сигналов мониторов, работы оборудования и перемещений персонала создает устойчивый экологический шум, а не единичные акустические события, что способствует стабильно более высоким значениям LAeq, наблюдаемым почти во всех участвовавших отделениях. Эта интерпретация согласуется с предыдущими исследованиями, в которых перекрывающиеся эксплуатационные источники звука определялись как основные факторы повышения уровня экологического шума в больницах^{33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47}. Коридоры также демонстрировали более высокие уровни экологического шума, чем зоны активности пациентов и палаты. Являясь основными путями циркуляции для транспортировки пациентов, перемещения персонала, перемещения оборудования, уборки помещений и потока посетителей, эти пространства постоянно подвергаются воздействию различных переходных и фоновых источников звука. Архитектурная открытость в сочетании с твердыми отражающими внутренними поверхностями может дополнительно способствовать распространению звука, что ведет к повышению значений LAeq. Хотя в данном исследовании не оценивались напрямую характеристики реверберации, акустические параметры помещений или индексы передачи речи, наблюдаемое пространственное распределение согласуется с предыдущими исследованиями, описывающими больничные коридоры как акустически сложные среды, сформированные эксплуатационной деятельностью, дизайном здания и множеством одновременных источников звука^{33,34,35,46,47,48,49,50,51}. Важным результатом настоящего исследования стала независимая связь между количеством посетителей и экологическим шумом, выявленная как в заранее определенной упрощенной модели смешанных эффектов, так и в полностью скорректированном анализе чувствительности. Несмотря на то, что абсолютный размер эффекта был невелик, количество посетителей оставалось значимо связанным с более высоким LAeq после поправки на функциональную зону и кластеризацию отделений, что позволяет предположить, что рутинная человеческая деятельность вносит измеримый вклад в звуковой ландшафт больницы. Эта интерпретация согласуется с предыдущими исследованиями, определявшими человеческую деятельность, общение, присутствие посетителей и эксплуатационный рабочий процесс в качестве важных факторов экологического шума в медицинских учреждениях^{33,34,35,36,46,47,51}. Коечный фонд отделения также оставался независимо связанным с более высоким уровнем экологического шума в упрощенной модели; однако эту связь следует интерпретировать с осторожностью, поскольку геометрия помещений, архитектурная планировка, плотность размещения и клинический рабочий процесс также могут влиять на экологическую акустику. Кроме того, поперечный обсервационный дизайн исследования исключает возможность причинно-следственного вывода, поэтому данные результаты следует интерпретировать как ассоциации, а не как доказательство причинно-следственных связей^33,34,49. Анализ чувствительности дополнительно укрепил уверенность в этих выводах. Включение дополнительных эксплуатационных переменных, включая количество занятых коек, площадь помещения, объем помещения, количество персонала, случаи срабатывания тревог, случаи разговоров и период измерения, дало высокосогласованные оценки для функциональной зоны и количества посетителей, в то время как большинство структурных переменных более не были независимо связаны с экологическим шумом после одновременной поправки. В совокупности эти результаты позволяют предположить, что на дневной звуковой ландшафт больницы больше влияет пространственная организация рутинной клинической деятельности, чем отдельные оцениваемые структурные характеристики, что подтверждает недавние данные о том, что акустическая среда медицинских учреждений возникает в результате взаимодействия множества эксплуатационных и экологических факторов, а не какого-то одного определяющего фактора^{33,34,35,46,47,49,51}. Полученные результаты в целом согласуются с предыдущими исследованиями, в которых сообщалось о дневных уровнях экологического шума в больницах в диапазоне примерно от 55 до 75 dB(A), что существенно превышает общепринятые акустические рекомендации для среды ухода за пациентами^{8,9,10,11,29,30,31,32}. Предыдущие исследования связывали повышенный шум в больницах с нарушением сна, ухудшением качества отдыха, физиологическими стрессовыми реакциями, снижением акустического комфорта, трудностями в общении и другими неблагоприятными эффектами для здоровья пациентов и медицинского персонала^{29,30,31,32,49,52,53}. Дополнительные исследования указали на возможные связи между чрезмерным экологическим шумом и нейрокогнитивными нарушениями, включая делирий у пациентов в критическом состоянии^15,16,48. Хотя в настоящем исследовании эти клинические исходы не оценивались напрямую, наблюдаемые уровни шума были сопоставимы с ранее описанными, при этом существующие доказательства были расширены за счет стандартизированного отбора проб по функциональным зонам и иерархического статистического анализа.

Хотя данное исследование было спланировано как оценка акустики окружающей среды, а не как исследование клинических исходов, полученные результаты имеют важное значение для проектирования медицинских учреждений и управления их эксплуатацией. В сестринских постах и коридорах систематически наблюдались самые высокие скорректированные уровни звука, что позволяет предположить, что эти операционные зоны могут стать приоритетными целями для будущих стратегий по снижению шума. Поскольку эти пространства служат узлами коммуникации, клинической координации, транспортировки пациентов, перемещения оборудования и активности посетителей, мероприятия, сосредоточенные в этих локациях, могут предоставить больше возможностей для улучшения общей акустической среды больницы, чем подходы, направленные исключительно на палаты пациентов. Такая интерпретация согласуется с недавними исследованиями, демонстрирующими, что мультидисциплинарные стратегии, включая оптимизацию рабочих процессов, протоколы управления шумом, архитектурные модификации и непрерывный акустический мониторинг, могут улучшить акустические условия в медицинских учреждениях^{29,31,32,33,34,35,51}. LAeq остается наиболее широко используемым показателем для оценки фонового шума в больницах, поскольку он обеспечивает стандартизированную меру совокупного акустического воздействия и облегчает сравнение данных различных исследований^8,9,10,11,32. Тем не менее, LAeq является энергетически усредненным показателем, который не различает непрерывный фоновый шум и кратковременные импульсные события, такие как сигналы мониторов, падение инструментов, объявления по громкой связи или внезапные возгласы. Следовательно, акустически разные звуковые ландшафты больниц могут иметь схожие значения LAeq, несмотря на существенные различия в их перцептивных характеристиках и потенциальном влиянии на коммуникацию, уровень раздражения и когнитивную нагрузку. Поэтому последние достижения в области акустики здравоохранения делают акцент на дополнительных подходах, включая психоакустическую оценку, кластеризацию источников звука и непрерывный мониторинг, для более комплексной характеристики звуковых ландшафтов больниц^{33,34,35,39,40,41,42,43,44,45,46,47}. Современные разработки в области акустики здравоохранения подчеркивают, что звуковые ландшафты больниц должны характеризоваться с помощью подходов, выходящих за рамки одних лишь средних уровней звукового давления. Исследования, включающие методы классификации и кластеризации источников звука, показали, что перцептивное воздействие больничного шума зависит не только от общей акустической энергии, но и от частоты, временного распределения и воспринимаемой навязчивости отдельных источников звука. De Salvio и соавт.³³ отметили, что акустическая среда медицинских учреждений представляет собой сложные сочетания непрерывных эксплуатационных шумов и перемежающихся высокоинтенсивных событий, которые по-разному способствуют возникновению раздражения и ощущению беспокойства. Аналогично, Cingolani и соавт.⁴⁶ продемонстрировали, что кластерный анализ позволяет выявить характерные паттерны больничного шума, которые трудно обнаружить с помощью традиционных усредненных по времени показателей, в то время как Hummel и соавт.⁴⁷ сообщили о взаимосвязи между кластеризованными профилями больничного шума и удовлетворенностью пациентов. В совокупности эти исследования позволяют предположить, что будущие акустические оценки в больницах могут выиграть от интеграции традиционных измерений шума окружающей среды с дополнительной характеристикой состава источников звука, психоакустических атрибутов и временных акустических паттернов³⁴. Соответственно, полученные результаты следует интерпретировать в контексте использованной стратегии измерения. Целью данного исследования была характеристика обычного дневного шума окружающей среды в реальных условиях клинической эксплуатации с использованием стандартизированных измерений LAeq, которые остаются наиболее часто приводимым показателем в исследованиях акустики больниц. Хотя дополнительные акустические параметры, включая LAFmax, LCpeak, октавный частотный анализ, психоакустические индексы и кластеризацию источников звука, вышли за рамки данного обзора, включение этих дополнительных подходов обеспечило бы более всестороннюю характеристику звуковых ландшафтов больниц в будущих исследованиях^{32,33,34,46,47}. Независимая связь между количеством посетителей и более высоким LAeq дополнительно подтверждает концепцию того, что обычная человеческая деятельность вносит значительный вклад в дневную акустическую среду больницы. Количество посетителей оставалось значимо связанным с шумом окружающей среды после одновременной корректировки по функциональной зоне и другим эксплуатационным характеристикам, тогда как количество персонала, количество занятых коек, количество срабатываний сигнализации и эпизоды разговоров не сохранили статистической значимости. Вместе с сильными корреляциями, наблюдаемыми между площадью помещения, объемом помещения и коечным фондом отделения, эти результаты подтверждают заранее определенную стратегию экономного моделирования и указывают на то, что обычная эксплуатационная активность может лучше объяснить дневной шум окружающей среды, чем отдельные оцениваемые структурные переменные. Тем не менее, поскольку все эксплуатационные переменные измерялись одновременно с шумом окружающей среды, эти результаты следует интерпретировать как наблюдаемые ассоциации, а не как доказательство причинно-следственной связи. Совместное использование эксплораторного корреляционного анализа и моделирования чувствительности с использованием смешанных эффектов обеспечивает прозрачную аналитическую основу, которая учитывает иерархическую структуру данных, сводя к минимуму влияние мультиколлинеарности, что соответствует современным рекомендациям по анализу сложных звуковых ландшафтов в здравоохранении^{33,34,35,46,47,51}.

Данное исследование отличается от предыдущих опросов по уровню шума в больничной среде несколькими методологическими преимуществами. Во-первых, оценка шума окружающей среды проводилась с использованием стандартизированного протокола отбора проб, который включал повторные измерения в нескольких отделениях больницы, функциональных зонах и дневных периодах наблюдения, что позволило снизить влияние краткосрочных колебаний при обычной деятельности больницы. Во-вторых, полный иерархический набор данных анализировался с помощью линейных моделей со смешанными эффектами, учитывающих кластеризацию повторных наблюдений внутри отделений больницы. Такой подход обеспечил более подходящий анализ вложенной структуры данных, чем традиционные сравнения независимых групп, и дал надежные оценки эффектов функциональных зон. В-третьих, заранее определенный анализ чувствительности вместе с диагностикой остатков и оценкой мультиколлинеарности продемонстрировал согласованность результатов при различных спецификациях моделей, что подтверждает надежность основных анализов. Наконец, все измерения были получены с использованием откалиброванных приборов 1-го класса в соответствии со стандартизированными операционными процедурами, что повысило надежность, воспроизводимость и сопоставимость измерений с предыдущими акустическими исследованиями в больницах. При интерпретации полученных результатов следует также учитывать несколько ограничений. Во-первых, исследование проводилось в одном многопрофильном университетском стационаре, что может ограничить возможность обобщения результатов для учреждений с другой архитектурной планировкой, популяциями пациентов, моделями штатного расписания или системами здравоохранения. Таким образом, оправдано проведение многоцентровых исследований, охватывающих различные условия оказания медицинской помощи. Во-вторых, несмотря на то что повторные измерения проводились в утренние, полуденные и послеобеденные периоды наблюдения, общая продолжительность отбора проб представляла лишь часть обычной дневной деятельности больницы. Следовательно, временная изменчивость, связанная с ночными операциями, сменой смен, экстренными госпитализациями, графиками уборки и пиковыми периодами посещений, могла быть отражена не в полной мере. Непрерывный 24-часовой акустический мониторинг обеспечил бы более полную характеристику звукового ландшафта больницы. В-третьих, измерения проводились в стандартизированных точках отбора проб в каждой функциональной зоне, а не путем исчерпывающего пространственного картирования всех отделений. В результате локальная акустическая изменчивость в больших палатах, протяженных коридорах или архитектурно сложных клинических средах могла быть представлена не полностью. Будущие исследования, включающие пространственное акустическое картирование высокого разрешения и несколько точек измерения внутри отдельных функциональных зон, позволят более точно охарактеризовать распространение звука в больнице. В-четвертых, в исследовании в качестве основного акустического показателя использовался преимущественно LAeq. Хотя эта метрика широко принята для оценки шума окружающей среды и облегчает сравнение с предыдущими акустическими исследованиями в больницах, она не полностью характеризует импульсные акустические события, частотно-специфические характеристики звука, психоакустические реакции или состав источников звука. Будущие исследования, включающие LAFmax, LCpeak, октавный частотный анализ, психоакустические индексы и методы кластеризации источников звука, обеспечили бы более всестороннюю оценку звукового ландшафта в здравоохранении. В-пятых, такие операционные переменные, как количество посетителей, количество персонала, события срабатывания сигнализации и разговоры, фиксировались одновременно с измерениями шума окружающей среды и, следовательно, должны рассматриваться как обсервационные дескрипторы, а не как объективно подтвержденные метрики воздействия. Хотя количество посетителей оставалось независимо связанным с шумом окружающей среды, эти результаты следует интерпретировать с осторожностью, так как одномоментный дизайн исследования исключает возможность причинно-следственного вывода. Наконец, не оценивались исходы, сообщаемые пациентами, показатели профессионального стресса, физиологические реакции, качество сна и другие клинические конечные точки. Соответственно, настоящие результаты следует интерпретировать как комплексную акустическую характеристику окружающей среды при обычной дневной деятельности больницы, а не как доказательство того, что повышенный уровень шума напрямую вызвал неблагоприятные исходы для пациентов или персонала.

Полученные результаты имеют несколько практических значений для управления уровнем шума в больничной среде. Анализ с использованием линейных смешанных моделей показал, что шум окружающей среды распределялся в больнице неравномерно и был сосредоточен в определенных операционных зонах, в частности, на постах медсестер и в коридорах. Эти данные свидетельствуют о том, что будущие программы по управлению шумом могут принести большую пользу, если приоритет будет отдаваться операционным зонам с высокой активностью, где сосредоточены коммуникации, транспортировка пациентов, перемещение оборудования и рутинные клинические рабочие процессы, а не только палаты стационара. Потенциальные инженерные вмешательства включают использование звукопоглощающих потолочных материалов, акустически обработанных поверхностей стен, упругих систем напольного покрытия, а также улучшенную изоляцию дверей или перегородок для снижения отражения и распространения звука. Дополнительные административные меры, включая структурированную политику «часов тишины», оптимизацию потока пациентов, руководство для посетителей, протоколы управления тревожными сигналами и обучение персонала способам предотвращения излишнего шума, могут дополнительно улучшить акустическую среду больницы. Предыдущие исследования показали, что сочетание инженерных, поведенческих и организационных подходов может улучшить субъективное восприятие тишины в палатах, качество отдыха пациентов и общие акустические условия в медицинских учреждениях^29,31,32. Наблюдаемая связь между количеством посетителей и уровнем шума окружающей среды дополнительно подчеркивает важность учета рутинной операционной деятельности при разработке стратегий управления шумом в больнице. Хотя полученные результаты не дают оснований для введения конкретных ограничений для посетителей, они указывают на то, что оптимизация путей перемещения, организация зон ожидания и практика коммуникации могут дополнить структурные акустические мероприятия, не оказывая негативного влияния на уход за пациентами. В целом, акустическая среда больницы, вероятно, отражает совокупное влияние архитектурного проектирования, клинического рабочего процесса, перемещения пациентов и посетителей, потребностей в коммуникации, медицинского оборудования и организационных практик, а не какого-то одного операционного фактора. Соответственно, эффективное управление шумом окружающей среды, скорее всего, потребует скоординированных многодисциплинарных подходов с участием клиницистов, администраторов больниц, архитекторов, инженеров, специалистов по инфекционному контролю и персонала по управлению хозяйственной частью.

Данное исследование предлагает стандартизированную основу для оценки акустики окружающей среды, которая может облегчить проведение будущих многоцентровых исследований в больницах с различными архитектурными планировками, клиническими специализациями и системами здравоохранения. Такие исследования позволят оценить обобщаемость наблюдаемых пространственных закономерностей и будут способствовать разработке эталонных данных по акустике окружающей среды для учреждений здравоохранения. Будущие исследования должны выйти за рамки одномоментного экологического мониторинга, включив в себя непрерывные 24-часовые акустические измерения, лонгитюдное наблюдение и сезонные оценки для более точной характеристики временной изменчивости звукового ландшафта больниц. Одновременный сбор результатов, сообщаемых пациентами, валидированных показателей качества сна, оценок рабочей нагрузки персонала, эффективности коммуникации и объективных физиологических показателей позволит более комплексно оценить взаимосвязь между акустикой окружающей среды и клиническими или профессиональными исходами. Современные достижения в области акустики здравоохранения дополнительно обосновывают интеграцию непрерывного акустического мониторинга, автоматизированной идентификации источников звука, классификации звуков на основе машинного обучения, психоакустического анализа и методов кластеризации для дополнения традиционных измерений LAeq. Эти подходы могут улучшить дифференциацию между непрерывным фоновым шумом и клинически значимыми переходными акустическими событиями, обеспечивая тем самым более полное понимание звукового ландшафта больниц и его потенциального влияния на уход за пациентами и работу персонала^33,34,46,47. Будущие проспективные интервенционные исследования должны оценить эффективность инженерных, административных, поведенческих и технологических стратегий управления шумом с использованием контролируемых дизайнов «до и после» или многоцентровых исследований для укрепления доказательной базы по управлению акустикой в больницах^29,31,32,51. В целом, данное исследование представляет собой комплексную оценку дневного шума окружающей среды в функциональных зонах многопрофильного учебного госпиталя с использованием стандартизированных акустических измерений и иерархического статистического анализа. Уровни шума окружающей среды последовательно превышали общепринятые международные и национальные справочные значения акустики во время обычной дневной клинической деятельности. После учета повторных измерений и ведомственной кластеризации самые высокие скорректированные уровни шума окружающей среды наблюдались на постах медсестер, за которыми следовали коридоры, зоны активности пациентов и палаты. Количество посетителей и коечный фонд отделений были независимо связаны с более высоким LAeq, тогда как другие зарегистрированные операционные характеристики не имели независимой связи с шумом окружающей среды после многомерной корректировки. Эти результаты демонстрируют, что шум окружающей среды распределен неравномерно по функциональным зонам больницы, и позволяют выявить операционные зоны, которые могут стать приоритетными для будущего управления акустикой. Поскольку в исследовании использовался обсервационный одномоментный дизайн, сообщаемые взаимосвязи не должны интерпретироваться как причинно-следственные или как доказательство прямого влияния на исходы для пациентов или персонала. Тем не менее, стандартизированный протокол измерений, иерархический аналитический подход и комплексная оценка окружающей среды создают надежную основу для будущих многоцентровых исследований и интервенционных изысканий, направленных на оптимизацию акустической среды в больницах. Регулярный мониторинг акустики окружающей среды с использованием стандартизированных протоколов измерений и соответствующих иерархических аналитических методов может облегчить идентификацию операционных зон с высоким уровнем шума и поддержать разработку научно обоснованных стратегий управления шумом в больницах.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье

Имя	Компания	Каталожный номер	Комментарии
Журнал калибровки	Собственной разработки	Н/П	Документирование калибровки и верификации приборов
Акустический калибратор 1-го класса	Hangzhou Aihua Instruments Co., Ltd.	AWA6221B	Калибровка шумомера (94 dB при 1 kHz)
Интегрирующий шумомер 1-го класса	Hangzhou Aihua Instruments Co., Ltd.	AWA6228+	Основной прибор для измерения шума окружающей среды (соответствует IEC 61672-1)
Листы сбора данных	Собственной разработки	Н/П	Стандартизированная запись полевых наблюдений и операционных переменных
Цифровой термогигрометр	TESTO	608-H1	Мониторинг температуры окружающей среды и относительной влажности во время измерений
Планы этажей больницы / карты планировки отделений	Институциональный источник	Н/П	Определение мест проведения измерений в отделениях
IBM SPSS Statistics (версия 29.0)	IBM	Н/П	Статистический анализ
Ноутбук	Dell	серия Latitude	Сбор, хранение и статистический анализ данных
Рулетка	STANLEY	Н/П	Проверка расстояний размещения микрофона
Microsoft Excel	Microsoft	Текущая версия	Управление данными и предварительная обработка данных
Средства индивидуальной защиты	Институциональное обеспечение	Н/П	Соблюдение требований больницы по инфекционному контролю
Статистическое ПО R (версия 4.3.3)	R Foundation for Statistical Computing	Н/П	Среда для статистических вычислений
Пакеты R (emmeans, lme4, lmerTest)	Comprehensive R Archive Network (CRAN)	Текущие версии	Линейное моделирование со смешанными эффектами и расчет расчетных предельных средних
Перезаряжаемый аккумуляторный блок	Hangzhou Aihua Instruments Co., Ltd.	Поставляется производителем	Источник питания для интегрирующего шумомера 1-го класса AWA6228+
Программное обеспечение для шумомера	Hangzhou Aihua Instruments Co., Ltd.	Входит в комплект прибора	Управление прибором, сбор данных и экспорт результатов акустических измерений
Штатив-тренога	Общий лабораторный поставщик	Н/П	Стабильное позиционирование микрофона шумомера